第2課時(shí)隔離與物種的形成共同進(jìn)化與生物多樣性的形成學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1.理解物種的概念。(重點(diǎn))2.分析隔離在物種形成中的作用。(重、難點(diǎn))3.說出生物共同進(jìn)化與生物多樣性的關(guān)系。1.通過分析和討論，解釋物種的概念。2.結(jié)合加拉帕戈斯群島上地雀的形成過程，構(gòu)建模型，說明隔離在物種形成中的作用。3.通過對(duì)具體實(shí)例的分析，簡(jiǎn)述生物的共同進(jìn)化。一、隔離與物種的形成1．隔離與物種(1)物種概念eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(條件\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(自然狀態(tài)下,,相互交配)),結(jié)果：產(chǎn)生可育后代))(2)隔離①概念：不同種群間的個(gè)體，在自然條件下基因不能自由交流的現(xiàn)象。②常見類型：項(xiàng)目類型發(fā)生范圍結(jié)果生殖隔離不同物種間a.不能相互交配b.即使交配成功，也不能產(chǎn)生可育后代地理隔離同種生物使種群間不能發(fā)生基因交流2.隔離在物種形成中的作用(1)新物種的形成過程地理隔離eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①不同種群出現(xiàn)不同的突變和基因重組,②不同種群間不發(fā)生基因交流))↓自然選擇eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①食物和棲息條件互不相同,②自然選擇對(duì)不同種群基因頻率的改變,所起的作用不同))↓生殖隔離：基因庫形成明顯的差異，并逐步出現(xiàn)生殖隔離，從而形成不同物種(2)結(jié)論：隔離是物種形成的必要條件。二、共同進(jìn)化與生物多樣性的形成1．共同進(jìn)化(2)實(shí)例eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(①開花植物與傳粉動(dòng)物互助互利,②捕食者與被捕食者相互選擇))2．生物多樣性的形成(1)生物多樣性的含義(2)生物多樣性的形成過程3．生物進(jìn)化理論在發(fā)展(1)觀點(diǎn)1：大量的基因突變是中性的，決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累，而不是自然選擇。(2)觀點(diǎn)2：物種形成并不都是漸變的過程，而是種群長期穩(wěn)定與迅速形成新種交替出現(xiàn)的過程。(3)影響廣泛的觀點(diǎn)：以自然選擇學(xué)說為核心的生物進(jìn)化理論。判斷對(duì)錯(cuò)(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)1．種群基因頻率改變一定導(dǎo)致新物種的形成。 ()2．存在生殖隔離的兩種群，不一定存在地理隔離。 ()3．不同的生物之間的相互影響形成了生物的多樣性。 ()4．中性突變理論認(rèn)為決定生物進(jìn)化方向的是中性突變的逐漸積累。 ()提示：1.×基因頻率改變只能說明生物發(fā)生了進(jìn)化，但不一定突破物種的界限，即不一定形成新物種。2．√3．×生物多樣性的形成不僅包括不同生物之間的相互影響，還包括生物和無機(jī)環(huán)境之間的相互影響。4．√隔離與物種的形成[問題探究]如圖是我國黃河兩岸某種生物a的演化過程模型，請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問題：(1)自然狀態(tài)下，b、c之間能進(jìn)行基因交流嗎？為什么？提示：不能，因?yàn)閮烧咧g存在地理隔離。(2)b、c的進(jìn)化方向相同嗎？為什么？提示：不同，因?yàn)閎、c兩種群生活的環(huán)境不同，自然選擇的方向不同，基因頻率改變的方向就不同。(3)研究表明，某基因在b、d之間的頻率有很大差別，是否說明二者不是同一物種了？提示：不能，某個(gè)基因頻率的差別不能說明二者不是同一物種，只有基因庫的差別大到形成生殖隔離才能說明二者不是同一物種了。(4)黃河北岸的b物種遷回黃河南岸后，不與c物種進(jìn)化為同一物種，其原因可能是什么？提示：二者間已形成生殖隔離。(5)若在黃河南岸，由于某種原因，二倍體c的染色體加倍成了四倍體e，那么c和e還是同一物種嗎？為什么？提示：二倍體c與四倍體e不是同一物種，因?yàn)槎唠s交的后代為三倍體，高度不育，存在生殖隔離。[歸納總結(jié)]1．地理隔離和生殖隔離的比較(1)圖中A屬于地理隔離，一旦發(fā)生某種地質(zhì)變化，兩個(gè)分開的小種群重新相遇，可以再融合在一起。(2)圖中B屬于生殖隔離，一旦形成就保持物種間基因的不可交流性，從而保證了物種的相對(duì)穩(wěn)定。地理隔離是物種形成的量變階段，生殖隔離是物種形成的質(zhì)變階段。2．物種形成的兩種方式(1)漸變式此方式經(jīng)過長期的地理隔離達(dá)到生殖隔離，形成新物種。(2)爆發(fā)式此方式通過異源多倍體的染色體變異方式形成新物種，一旦出現(xiàn)，在很短時(shí)間內(nèi)即可形成生殖隔離(基因頻率改變)。3．物種形成的三個(gè)環(huán)節(jié)(1)內(nèi)容①突變和基因重組產(chǎn)生進(jìn)化的原材料。②自然選擇決定生物進(jìn)化的方向。③隔離導(dǎo)致物種形成。(2)關(guān)系圖4．物種形成與生物進(jìn)化的關(guān)系內(nèi)容物種形成生物進(jìn)化標(biāo)志生殖隔離出現(xiàn)基因頻率改變變化后生物與原生物的關(guān)系屬于不同物種可能屬于一個(gè)物種二者關(guān)系生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是基因頻率改變，這種改變可大可小，不一定會(huì)突破物種的界限，生物進(jìn)化不一定導(dǎo)致新物種的形成1．如圖表示漸進(jìn)式新物種形成的基本環(huán)節(jié)，對(duì)圖示的相關(guān)分析正確的是()A．圖中①表示基因突變和基因重組，為進(jìn)化提供了原材料B．圖中②表示地理隔離，地理隔離使種群間基因交流受阻C．圖中③表示生殖隔離，指兩種生物不能交配且不能產(chǎn)生可育后代D．種群基因型頻率的改變一定會(huì)導(dǎo)致新物種形成B[基因突變、基因重組和染色體變異為生物進(jìn)化提供原材料，A錯(cuò)誤；地理隔離使種群間基因交流受阻，當(dāng)?shù)乩砀綦x導(dǎo)致種群基因庫的差別較大時(shí)，就可能產(chǎn)生生殖隔離，進(jìn)而形成新的物種，B正確；生殖隔離是指自然狀態(tài)下，個(gè)體不能交配或者交配后不能產(chǎn)生可育的后代，C錯(cuò)誤；種群基因頻率的改變是生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)，不一定會(huì)導(dǎo)致新物種形成，D錯(cuò)誤。]2．某山地的蝸牛被突然隆起的山丘分隔成兩個(gè)種群，若干年后，兩個(gè)種群發(fā)生了明顯的進(jìn)化，而后山丘障礙消失，進(jìn)化過程如圖所示。下列相關(guān)說法正確的是()A．b1和c1間出現(xiàn)了地理隔離，二者之間也一定出現(xiàn)了生殖隔離B．c1→c2的過程中種群的基因頻率一定發(fā)生了改變C．d1和d2形態(tài)差別較大，所以二者之間一定出現(xiàn)了生殖隔離D．生物圈中物種的形成都必須經(jīng)歷這種長期的地理隔離B[山丘的形成將蝸牛分成了兩個(gè)種群，b1和c1之間出現(xiàn)了地理隔離，但不一定形成生殖隔離，A錯(cuò)誤；c1到c2的過程中種群發(fā)生了進(jìn)化，進(jìn)化的實(shí)質(zhì)就是種群基因頻率發(fā)生改變，B正確；生殖隔離出現(xiàn)的標(biāo)志是兩種生物之間無法交配或交配后不能產(chǎn)生可育的后代，而形態(tài)差別大的生物之間不一定出現(xiàn)了生殖隔離，C錯(cuò)誤；不經(jīng)過地理隔離也可以形成新物種，如四倍體西瓜，D錯(cuò)誤。]共同進(jìn)化與生物多樣性的形成[問題探究]1．請(qǐng)用生物進(jìn)化論的觀點(diǎn)分析生物多樣性形成的原因。提示：生物多樣性的形成是多種多樣的環(huán)境對(duì)生物不定向變異進(jìn)行選擇的結(jié)果。2．根據(jù)你的理解，分析三種生物多樣性之間的關(guān)系。提示：基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。3．物種之間的共同進(jìn)化都是通過物種之間的生存斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的嗎？提示：不是。物種之間的共同進(jìn)化有通過種間互助實(shí)現(xiàn)的，如某種蘭花和專門給它傳粉的蛾；也有通過種間斗爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)的，如獵豹和斑馬。[歸納總結(jié)]1．共同進(jìn)化(1)實(shí)例①某種蘭花具有細(xì)長的花矩某種蛾類具有細(xì)長的吸管似的口器。②斑馬的奔跑速度加快獵豹的奔跑速度加快。③生物影響環(huán)境、環(huán)境影響生物：地球最早是無氧環(huán)境→厭氧生物→光合生物出現(xiàn)→空氣中有了氧氣→出現(xiàn)好氧生物。(2)共同進(jìn)化的概念：不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，這就是共同進(jìn)化。說明：①不同物種之間的影響既包括種間互助，也包括種間斗爭(zhēng)。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的。②無機(jī)環(huán)境的選擇作用可定向改變種群的基因頻率，導(dǎo)致生物朝著一定方向進(jìn)化；生物的進(jìn)化反過來又會(huì)影響無機(jī)環(huán)境。③共同進(jìn)化是千姿百態(tài)的物種和多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)的形成原因。2．生物多樣性的形成(1)生物多樣性的內(nèi)容：包括基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。①基因多樣性：由于生物存在各種各樣的變異，并且變異是不定向的，進(jìn)而出現(xiàn)了基因多樣性。②物種多樣性：基因的多樣性決定了蛋白質(zhì)的多樣性，基因多樣性是形成物種多樣性的根本原因，蛋白質(zhì)多樣性是形成物種多樣性的直接原因。③生態(tài)系統(tǒng)多樣性：生態(tài)系統(tǒng)是由生物和非生物的環(huán)境共同組成的，所以物種的多樣性和無機(jī)環(huán)境的多樣性共同組成了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。(2)生物多樣性各層次間的關(guān)系基因多樣性是形成物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性的基礎(chǔ)，反過來物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性又影響基因多樣性。1．不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，下列不屬于共同進(jìn)化實(shí)例的是()A．獵豹捕食斑馬B．某種長有細(xì)長花矩的蘭花和生有細(xì)長口器專門為它傳粉的蛾C．草原上狼的滅絕造成鹿的數(shù)量劇增D．昆蟲的保護(hù)色越來越逼真，而它們天敵的視覺也越來越發(fā)達(dá)C[獵豹捕食斑馬是二者相互選擇的結(jié)果，屬于共同進(jìn)化，A不符合題意；某種長有細(xì)長花矩的蘭花和生有細(xì)長口器專門為它傳粉的蛾是通過長期的共同進(jìn)化形成的，B不符合題意；草原上狼的滅絕造成鹿的數(shù)量劇增不屬于共同進(jìn)化，這種情況由于鹿群缺乏捕食者的選擇作用，很可能會(huì)退化，C符合題意；昆蟲的保護(hù)色越來越逼真，能夠避免被天敵捕食，而它們的天敵視覺越來越發(fā)達(dá)，以方便捕食昆蟲，這是雙方在相互選擇中共同進(jìn)化，D不符合題意。]2．北美洲某種臭蟲以當(dāng)?shù)責(zé)o患子科植物的氣球狀蔓生果為食，臭蟲需要用鋒利的喙刺穿果實(shí)，據(jù)統(tǒng)計(jì)喙長如圖1所示；1920年，有人從亞洲引進(jìn)平底金蘇雨樹，其果實(shí)的果皮比較薄，據(jù)統(tǒng)計(jì)到1980年以它為食的臭蟲的喙長如圖2所示。下列敘述不合理的是()圖1圖2A．平底金蘇雨樹與臭蟲間發(fā)生了協(xié)同進(jìn)化B．平底金蘇雨樹與當(dāng)?shù)刂参锎嬖诟?jìng)爭(zhēng)關(guān)系C．臭蟲體內(nèi)控制喙長度的基因發(fā)生突變可能早于引進(jìn)平底金蘇雨樹D．生活在無患子科植物和平底金蘇雨樹上的臭蟲間形成了生殖隔離D[平底金蘇雨樹引進(jìn)后，臭蟲喙長變短，因此它們?cè)谙嗷ビ绊懼邪l(fā)生了協(xié)同進(jìn)化；平底金蘇雨樹與當(dāng)?shù)刂参锔?jìng)爭(zhēng)陽光和土壤中的水分和養(yǎng)分；臭蟲體內(nèi)控制喙長度的基因發(fā)生突變的時(shí)間可能早于引進(jìn)平底金蘇雨樹的時(shí)間，平底金蘇雨樹只不過起了選擇作用；生活在無患子科植物和平底金蘇雨樹上的臭蟲種群，由于自然選擇的差異，基因頻率定向改變，導(dǎo)致兩個(gè)種群的基因庫有差異，從題圖中無法判斷是否已達(dá)到生殖隔離的程度。][課堂小結(jié)]知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建核心語句歸納1.生殖隔離是物種形成的標(biāo)志。2.隔離是物種形成的必要條件。3.共同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性的形成。4.生物多樣性主要包括基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個(gè)層次的內(nèi)容。1．如圖A、B、C表示3個(gè)自然條件有差異的地區(qū)，地區(qū)間的分界線表示存在一定的地理隔離。A地區(qū)的某些個(gè)體由于某些機(jī)會(huì)開始分布到B、C地區(qū)，并逐漸形成兩個(gè)新物種，③中的甲、乙、丙分別表示3個(gè)種群。下列有關(guān)說法正確的是()A．上述過程說明地理隔離是新物種形成的標(biāo)志B．甲、乙兩個(gè)種群的基因庫存在較大差異，不能進(jìn)行基因交流C．乙、丙兩個(gè)種群存在地理隔離，但兩種群的基因頻率相同D．甲、丙種群存在生殖隔離，兩個(gè)種群的基因庫組成完全不同B[生殖隔離是新物種形成的標(biāo)志；甲、乙兩個(gè)種群的個(gè)體為不同物種，不同物種間存在生殖隔離，因此兩個(gè)種群的基因庫存在較大差異，且不能進(jìn)行基因交流；乙、丙兩個(gè)種群存在生殖隔離，且兩種群的基因頻率不相同；甲、丙種群存在生殖隔離，但兩個(gè)種群的部分基因庫組成可能相同。]2.如圖是物種形成的一種模式。物種a因?yàn)榈乩碚系K分隔為兩個(gè)種群a1和a2，經(jīng)過漫長的進(jìn)化，分別形成新物種b和c。在此進(jìn)程中的某一時(shí)刻，a1種群的部分群體越過障礙外遷與a2同域分布，向d方向進(jìn)化。下列有關(guān)敘述正確的是()A．b和d存在地理隔離，所以一定存在生殖隔離B．c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離C．a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同，則b和d是同一物種D．a(chǎn)1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同，則c和d是不同物種B[a通過地理隔離形成兩個(gè)種群a1和a2，又分別演化出b、c、d三個(gè)種群，b和d雖然有地理隔離，但是不一定會(huì)產(chǎn)生生殖隔離，A錯(cuò)誤；c和d不存在地理隔離，卻可能存在生殖隔離，B正確；基因頻率的改變不一定會(huì)導(dǎo)致生殖隔離而產(chǎn)生新的物種，但是產(chǎn)生了生殖隔離的種群，其基因頻率一定會(huì)發(fā)生變化，a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)留居群體的基因頻率相同，但是b和d由于存在地理隔離，種群的基因頻率在各自的環(huán)境下，向不同的方向改變，可能形成不同的物種，C錯(cuò)誤；即使a1中的外遷群體與當(dāng)時(shí)a2種群的基因頻率不同，只要c和d不存在生殖隔離，它們?nèi)允峭晃锓N，D錯(cuò)誤。]3．某種蘭花有細(xì)長的花矩(如圖)，花矩頂端貯存著花蜜，這種蘭花的傳粉需借助具有細(xì)長口器的蛾在吸食花蜜的過程中完成。下列敘述正確的是()A．蛾口器的特征決定蘭花花矩變異的方向B．花矩變長是蘭花新種形成的必要條件C．口器與花矩的相互適應(yīng)是共同進(jìn)化的結(jié)果D．蛾的口器會(huì)因吸食花蜜而越變?cè)介LC[蘭花花矩的變異是不定向的，蛾的口器和蘭花花矩起到相互選擇的作用。任何一個(gè)物種都不是單獨(dú)進(jìn)化的，生物與無機(jī)環(huán)境以及生物與生物之間都存在著進(jìn)化上的密切聯(lián)系。蛾的口器與花矩的相互適應(yīng)正是共同進(jìn)化的結(jié)果。新物種形成的標(biāo)志是與原來的物種形成生殖隔離，隔離是新物種形成的必要條件。]4．下列關(guān)于協(xié)同進(jìn)化與生物多樣性的敘述，錯(cuò)誤的是()A．不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化B．捕食者的存在有利于增加物種的多樣性C．生物多樣性的形成就是新物種不斷產(chǎn)生的過程D．生態(tài)系統(tǒng)多樣性形成的原因可概括為協(xié)同進(jìn)化C[協(xié)同進(jìn)化指不同物種之間或生物與無機(jī)環(huán)境之間，在相互影響中不斷進(jìn)化和發(fā)展，故不同物種之間可以相互選擇協(xié)同進(jìn)化；捕食者的存在使食物鏈中的生物通過反饋進(jìn)行調(diào)節(jié)，有利于增加物種的多樣性；生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性；協(xié)同進(jìn)化是指不同物種之間、生物與無機(jī)環(huán)境之間的協(xié)同進(jìn)化，生物多樣性的形成是協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。](教師用書獨(dú)具)加拉帕戈斯群島由許多互不相連、彼此獨(dú)立的小島組成。1835年，達(dá)爾文發(fā)現(xiàn)該群島上有地雀13種，如圖表示這13種地雀之間的進(jìn)化關(guān)系。(1)從圖中可以看出，這些不同種的地雀都是由這一共同祖先進(jìn)化而來的。(2)每一種地雀都有其特定的覓食場(chǎng)所，這些場(chǎng)所分布在不同的小島上。每一種地雀喙的大小、形狀、尺寸等性狀均存在差異，這是各小島上不同的因素作用的結(jié)果。該因